A maioria das estrelas de nêutrons gira rapidamente, completando uma rotação em segundos ou mesmo em uma fração de segundo. Mas os astrônomos encontraram um que leva tempo, completando uma rotação em 54 minutos. O que obriga este estranho objeto a girar tão lentamente?

Quando uma estrela supergigante massiva explode como uma supernova, deixa para trás um núcleo colapsado. A extrema pressão força prótons e elétrons a se combinarem em nêutrons. Como são feitas quase inteiramente de nêutrons, nós as chamamos de estrelas de nêutrons. Esses remanescentes estelares são extremamente pequenos e extremamente densos. Apenas os buracos negros têm maior densidade.

Devido à conservação do momento angular, as estrelas de nêutrons começam a girar rapidamente, muitas vezes girando até centenas de vezes por segundo. Os astrônomos encontraram mais de 3.000 estrelas de nêutrons emissoras de rádio e, de todas elas, apenas um número muito pequeno gira lentamente.

Geralmente detectamos estrelas de nêutrons por sua radiação eletromagnética e as chamamos pulsares. Os astrofísicos também chamam aqueles com rotações lentas de transientes de rádio de longo período. Há incerteza em torno de suas velocidades de rotação lentas e se são estrelas de nêutrons, e a descoberta mais recentemente não está ajudando a eliminar a incerteza.

Numa nova investigação na Nature Astronomy, uma equipa de investigadores apresentou a descoberta do ASKAP J1935+2148, um rádio transitório de longo período a cerca de 16.000 anos-luz de distância. O papel é “Um transiente de rádio com comutação de estado de emissão com período de 54 minutos.” O autor principal é o Dr. Manisha Caleb, da Universidade de Sydney, na Austrália.

“Os transientes de rádio de longo período são uma classe emergente de eventos astrofísicos extremos, dos quais apenas três são conhecidos”, escrevem os autores do artigo. “Esses objetos emitem pulsos altamente polarizados e coerentes, com duração tipicamente de algumas dezenas de segundos e de minutos a períodos de aproximadamente uma hora.”

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Os pesquisadores propuseram diferentes explicações para esses objetos de longo período, incluindo anãs brancas altamente magnéticas e estrelas de nêutrons altamente magnéticas chamadas magnetares. Mas a comunidade científica não chegou a um consenso.

ASKAP J1935+2148 tem um período extremamente longo de 53,8 minutos e três estados de emissão distintos. Seu estado de pulso brilhante dura entre 10 e 50 segundos, e seu estado de pulso mais fraco, 26 vezes mais escuro, dura cerca de 370 milissegundos. Ele também exibe o que é chamado de “estado extinto” sem pulsos.

Esta imagem levou seis horas para ser adquirida e mostra o novo objeto próximo ao magnetar SGR?1935+2154.  As seis horas de observações revelaram as emissões de longo período do objeto.  Crédito da imagem: Caleb, M., Lenc, E., Kaplan, DL et al.  Um transiente de rádio com comutação de estado de emissão com período de 54 minutos.  Nat Astron (2024).  CC 4.0
Esta imagem levou seis horas para ser adquirida e mostra o novo objeto próximo ao magnetar SGR 1935+2154. As seis horas de observações revelaram as emissões de longo período do objeto. Crédito da imagem: Caleb, M., Lenc, E., Kaplan, DL et al. Um transiente de rádio com comutação de estado de emissão com período de 54 minutos. Nat Astron (2024). CC 4.0
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Os astrônomos descobriram o objeto intrigante acidentalmente enquanto observavam uma explosão de raios gama não relacionada com o Desbravador australiano de matriz de quilômetros quadrados (ASKAP) em outubro de 2022. As observações revelaram os pulsos brilhantes de emissões de rádio do ASKAP J1935+2148. Em cerca de seis horas de observações, o objeto emitiu quatro pulsos brilhantes com duração de 10 a 50 segundos. Inspeções de curvas de luz e observações de acompanhamento com o Radiotelescópio MeerKAT revelou todo o padrão pulsante do objeto.

“Esta descoberta baseou-se na combinação das capacidades complementares dos telescópios ASKAP e MeerKAT, bem como na capacidade de procurar estes objetos em escalas de tempo de minutos enquanto estudava como a sua emissão muda de segundo para segundo! Essas sinergias estão a permitir-nos lançar uma nova luz sobre a forma como estes objetos compactos evoluem,” disse o Dr. Kaustubh Rajwade, coautor do artigo e astrónomo da Universidade de Oxford.

Os três estados de emissão, cada um diferente dos outros, são intrigantes. Os pesquisadores precisavam verificar se cada sinal de cada estado vinha do mesmo ponto do céu. O fato de cada sinal ter o mesmo tempo de chegada (TOA), conforme determinado pelas observações ASKAP e MeerKAT, indica uma única fonte.

“O que é intrigante é como este objeto exibe três estados de emissão distintos, cada um com propriedades totalmente diferentes dos outros. O radiotelescópio MeerKAT na África do Sul desempenhou um papel crucial na distinção entre estes estados. Se os sinais não surgissem do mesmo ponto no céu, não teríamos acreditado que fosse o mesmo objeto produzindo esses sinais diferentes.”

ASKAP detectou o modo de pulso forte e brilhante do objeto, enquanto o MeerKAT detectou seu modo de pulso mais fraco e fraco. Ambos os telescópios detectaram o modo quiescente.

Esta figura da pesquisa mostra as curvas de luz detectadas pelo ASKAP e MeerKAT.  Uma parte crítica dos resultados é que o ASKAP e o MeerKAT chegaram em fase um com o outro.  Crédito da imagem: Caleb, M., Lenc, E., Kaplan, DL et al.  Um transiente de rádio com comutação de estado de emissão com período de 54 minutos.  Nat Astron (2024).  CC 4.0
Esta figura da pesquisa mostra as curvas de luz detectadas pelo ASKAP e MeerKAT. Uma parte crítica dos resultados é que o ASKAP e o MeerKAT chegaram em fase um com o outro. Crédito da imagem: Caleb, M., Lenc, E., Kaplan, DL et al. Um transiente de rádio com comutação de estado de emissão com período de 54 minutos. Nat Astron (2024). CC 4.0
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“No estudo de estrelas de nêutrons emissoras de rádio, estamos acostumados a extremos, mas esta descoberta de uma estrela compacta girando tão lentamente e ainda emitindo ondas de rádio foi inesperada”, disse o coautor do artigo Ben Stappers, professor de Astrofísica na Universidade. de Manchester. “Está a demonstrar que ultrapassar os limites do nosso espaço de pesquisa com esta nova geração de radiotelescópios revelará surpresas que desafiam a nossa compreensão.”

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A natureza das emissões e a taxa de mudança dos períodos de rotação sugerem fortemente que ASKAP J1935+2148 é uma estrela de nêutrons. No entanto, os investigadores dizem que não podem descartar uma anã branca altamente magnetizada. Como os astrofísicos pensam que as anãs brancas tornam-se altamente magnetizadas como binárias, e não há outras anãs brancas por perto, a explicação da estrela de nêutrons é mais provável.

O raio do objeto também não está de acordo com a nossa compreensão das anãs brancas. “No entanto, o raio implícito é de aproximadamente 0,8? raios solares, levando-nos a concluir que esta fonte não pode ser esperada pelos modelos padrão das anãs brancas”, explicam os investigadores. As anãs brancas são apenas ligeiramente maiores que a Terra, o que parece eliminar uma delas como fonte potencial.

Somente observações de acompanhamento e estudos mais dedicados poderão revelar a verdadeira natureza do objeto. De qualquer forma, seja uma anã branca ou uma estrela de nêutrons, o objeto abrirá outra janela para a física extrema de qualquer tipo de objeto. Nossa compreensão de ambos os objetos tem apenas décadas, então ainda há muito para descobrir.

“É importante sondarmos esta região até agora inexplorada do espaço de parâmetros das estrelas de nêutrons para obter uma imagem completa da evolução das estrelas de nêutrons, e esta pode ser uma fonte importante para fazê-lo”, concluem os autores.

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Formado em Educação Física, apaixonado por tecnologia, decidi criar o site news space em 2022 para divulgar meu trabalho, tenho como objetivo fornecer informações relevantes e descomplicadas sobre diversos assuntos, incluindo jogos, tecnologia, esportes, educação e muito mais.